钢结构房屋范文
时间：2023-03-26 22:39:59
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篇1
【关键词】刚架；檩条；屋盖支撑；柱间支撑；系杆
1 门式刚架轻型房屋钢结构的组成：
主要由四大部分组成：
主结构――刚架，吊车梁；
次结构――檩条，墙架柱及抗风柱；
支撑结构――屋盖支撑，柱间支撑，系杆；
围护结构――屋面（屋面板、采光板、通风器等），墙面（墙板、门、窗等）
2 门式刚架轻型房屋钢结构的技术特点：
与传统的单层房屋相比，这种结构有如下一些特点：
2.1 轻。
2.2 采用压型钢板作围护面板（屋面板，墙面板）将产生对结构有利的蒙皮效应，从而提高刚架结构的整体刚度，有效减小结构的实际位移。
2.3 刚架采用变截面，基本上按弯矩图形的变化以及施工方便来改变腹板高度和厚度以及翼缘尺寸，充分做到材尽其用。
2.4 由于刚架构件轻，可以采用平板柱脚以及考虑这种平板柱脚对刚架柱的嵌固作用，支撑也可以做得很轻便。
2.5 结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。
2.6 构件单元之间用端板连接，延性好，加之自重轻以及屋面蒙皮作用，对抗震有利。
由以上特点，这种结构体系用钢省，造价低，制作简便，安装快捷，施工周期短，商品化程度高，而且其适用性广，造型美观，在建筑市场上具有很强的竞争力。但因其轻，对于风载较大或者房屋较高时，必须特别注意风载作用下的连接设计与施工。
3 结构形式和布置
3.1 CECS102:2002不推荐多脊多坡
图（一）中作了多脊多坡与单脊双坡房屋的比较，显然，在其它条件都相同的情况下，屋脊两侧各需一根檩条，而内天沟两侧亦各需一根檩条，因此，多一个屋脊就需要多一根檩条；多一个内天沟也需要多一根檩条，同时也增加内天沟和落水管、室内排水沟的用料，设置内天沟还容易因积水、积雪而加大荷载，甚至导致渗漏。如果因为室内排水沟淤塞需要疏通，还将影响正常使用，多脊多坡不等高刚架上述问题更严重，应尽可能不采用。不过，当跨度较大，由位移控制设计时，可能要增加刚架的用钢量，此时还是以多脊多坡可能较为有利。
3.2 中柱采用摇摆柱的数量限制
风荷载不很大且房屋并不特别高时，为减少刚架用钢量，多跨刚架中间柱可采用两端均为铰接的摇摆柱，但两根与梁刚接的柱之间摆柱的数量不宜超过三根，见图（二）。
3.3 刚架的合理间距
刚架的用钢量一般说来随其间距的增大而减小，但吊车梁、檩条、墙梁的用钢量则随刚架间距的增大而增大。对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6m~9m为宜；当没有悬挂荷载或悬挂荷载不挂在檩条上，或采用高频焊接轻型H型钢檩条，或采用格构式檩条时，刚架间距可做到12m，此时侧墙宜设墙架柱；通常，大跨度刚架宜采用大间距，跨度与间距的比一般以3.5~5为宜。对于有10吨以上吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6m为宜。
3.4 檩条
门式刚架中多采用实腹式檩条，有普通型钢和冷弯薄壁型钢两种，其截面形式如图（三）所示。
（a）热轧槽钢檩条
（b）热轧工字钢檩条
（c）高频焊接轻型H型钢檩条
（d）冷弯薄壁卷边槽钢檩条
（e）冷弯薄壁直卷边Z型檩条
（f）冷弯薄壁斜卷边Z型檩条
门式刚架轻型房屋钢结构中常用的为后三种实腹式檩条。
檩条是作为受弯构件承受屋盖板传来的荷载，檩条的结构型式主要有三种：简支梁模式、连续梁模式、多跨静定梁模式。近几年在各大工程中应用比较广泛的为连续梁模式，连续梁模式比简支梁模式能节约钢材10%左右。
檩条的稳定问题主要靠屋面板和拉条对其形成侧向约束，从而防止其弯扭失稳。拉条设置原则为：檩条的跨度小于4m时，可不设拉条；当其跨度大于4m不大于6m时，可仅在跨中设一道拉条；当其跨度大于6m不大于9m时，可在跨度三分点处各设一道拉条；当其跨度大于9m时，可沿跨度均匀布置三道拉条。另外，在檐口及屋脊处需同时设置斜拉条和撑杆。
3.5 支撑
门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。圆钢与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°。当设有起重量不小于5吨的桥式吊车时，柱间采用型钢支撑，且在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它形式的支撑；当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架。在设置柱间支撑的开间，同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。
参考文献
[1]冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002） 2003.
篇2
关键词：轻型钢结构 门式钢架 设计要点
引 言
随着社会的发展，生产力水平的提高，我国钢产量的不断提高、品种不断丰富。彩色压型钢板生产的迅速发展，为轻型钢结构房屋的发展奠定了良好的物质基础。轻型钢结构房屋具有跨度大、空间大、用钢量少、造价低廉、施工方便易安装、施工周期短、施工污染环境少、建筑造型简洁美观、以及可回收利用等优点，在工业厂房、仓库、展览厅等工业与民用建筑中得到越来越多的应用和发展。
一、门式钢架结构的形式及特点
钢架结构是梁、柱单元构件的组合体，是柱与直线型、弧线型、折线型横梁钢性连接的承重骨架体系。其形式种类繁多，在单层厂房及仓库中，应用较多的为单层单跨，双跨或多跨的双坡门式钢架，它可根据通风、采光的需要设置天窗、通风屋脊和采光带等。门式钢架的整个构件横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑空间，从而降低房屋的高度，减小建筑体积，在建筑造型上也较简洁美观，其次，钢架构件的刚度较好，其平面内、外的刚度差别较小，为制作、运输、安装提供有利的条件。
（一）门式钢架的结构形式
门式钢架的结构形式多种多样。按构件体系分，有实腹式与格构式；按横截面组成分，有等截面与变截面。实腹式钢架的横截面一般为H型，少数为Z型；格构式的横截面为矩形或三角形；按结构选材分，有普通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成。
（二）门式钢架结构的特点
与传统的单层厂房相比，这种结构的特点有:
1.便于拆迁，可用于临时建筑，这是其突出的特征。
2.屋面板采用压型钢板轻型屋面、由于屋面轻了，支承它的结构也很轻。至于外墙，用砖墙对隔热和降低造价有利，但对结构的侧移要求较严，外观也较差，因此还是用钢墙板者居多。
3.钢架可采用变截面，截面与弯矩成正比。除腹板高度变化外，厚度也可根据需要变化，上下翼缘可用不同截面，相邻单元的翼缘也可采用不同截面，充分做到材尽其用。
4.钢架的腹板可按有效宽度设计，允许失稳并可利用屈曲后强度。这样，腹板的高厚比可做得比按现行《钢结构设一计规范》规定的大，宜即腹板厚度可比一般钢构件薄。
5.竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风载较大或房屋较高时，风荷载是控制荷载。因结构自重很轻，地震作用不起控制作用，一般不需考虑抗震（少数情况除外），结构设计大为简便。
6.支撑可做得很轻便。由于构件轻，支撑用张紧的圆钢即可满足要求，因刚腹板允许失稳，可将支撑直接连在腹板上，省去很多节点板。
7.钢架的侧间刚度用隅撑来保证。这不仅省去了很多纵向刚性构件（隅撑用料很少），而且由于隅撑间距较小，钢架构件的翼缘宽度可显著减小。
8.结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。结构单元可根据运输条件划分。单元之间在现场用螺栓相连，安装方便快速。基础简单，土建施工量小。
二、门式轻型房屋钢结构设计要点
（一）屋面活荷载取值框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，不打算修改。但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》征求意见稿规定，不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2 ，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6。门式钢架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5kN/m2 的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2 。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。
（二）屋脊垂度要控制
框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。
（三）钢柱换砼柱
少数单位设计的门式钢架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。
（四）檩条计算不安全
檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑，否则就不需要工程师了。
三、结束语
随着门式钢结构在工业与民用建筑中的广泛应用，提高钢结构工程设计水平显得日益重要。对越来越多从事轻型房屋钢结构上程设计工作的从业人员，除要求掌握专业理论知识外，还必须了解轻型房屋钢结构工程的制作安装工艺、现场环境和相关情况，更深入地理解和掌握规范，只有通过精心和合理的设计，才能使轻型房屋钢结构得到更大的发展。
参考文献：
[1]樊永华.门式刚架设计应注意的问题[J]. PKPM新天地, 2008,(3): 25-27.
[2]胡宝琳等.轻型钢结构厂房的设计与研究,钢结构,2004 (5)
篇3
关键词：门式轻型钢；设计；分析
前言
近些年来，门式轻型钢结构房屋在建筑中得到了广泛的应用，适用于超市、娱乐体育设施、车站候车室等大跨度公共建筑等，其通常由基础、钢架、支撑系统、屋面、压型钢板屋面和型钢檩条等组成，下文将就钢结构的特点和设计时的注意事项等方面进行阐述。
1 轻型门式刚架的特点
轻型钢结构房屋相比于传统的钢筋混凝土结构房屋具有质量轻、柱网布置比较灵活、造价低、施工速度快、施工难度较低等特点。
经过多年的发展，轻型门式钢结构发展成为了一个完备的体系，从H型钢梁，屋顶上的彩钢板，墙面上的保温层等一系列的配件，房屋设计时根据设计要求选用符合要求的配件，而后进行相应的组装，在既保证结构稳定的情况下又可以保证缩短工期。钢结构建筑由于采用了全钢结构，在同等强度的条件下要比钢筋水泥结构占用空间少，比一般钢筋水泥结构的建筑内部空间更为合理，外观简洁，可以更好的达到使用要求。由于房顶和围护结构采用了彩钢板、玻璃棉等材料，因此钢结构的钢架可以很轻，在加上设计时对门式钢架结构进行了优化设计，从而使钢结构的自重很轻，根据统计数据门式钢架建筑结构用钢量通常为10～30kg/m2仅为相同条件下混凝土结构建筑用钢量的1/20～1/30，更为经济合理。
门式刚架结构的主要构件和配件都由工厂制作，从而保证了构件的质量和精度，无需二次加工，工地安装方便。除了基础施工外，没有湿作业，需要的施工人员也不多，而且在安装时，构件之间的连接多采用高强度螺栓进行连接，需要焊接的地方很少，这样就大大提高了安装速度，使建筑可以很快的建设起来，但必须注意设计为刚性连接的节点，应具有足够的转动刚度。由于门式刚架结构的重量较轻，因此对于地基的要求可以较钢筋水泥结构的建筑少很多，基础可以做得比较小，通常情况下，地震时产生的纵波对于刚架的结构影响很小，因此可以不计算地震的影响，但是风荷载对其结构的影响较大，设计时要着重考虑。
2 门式刚架结构建筑的结构形式和要求规定
在建筑时，屋盖采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主体钢架可采用变截面实腹刚架，外墙采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。用于檩条和墙梁的冷弯薄壁型钢，其壁厚不宜小于1.5mm，用于焊接主钢架构件腹板的钢板，其厚度不宜小于4mm，当有根据时可不小于3mm，构件中受压板件的最大宽厚比，不得大于现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定的宽厚比限值，受压板件的局部稳定临界应力低于钢材屈服点时，应按实际应力验算板件的稳定性，或采用有效宽度计算构件的有效截面，并验算构件的强度和稳定。
3 刚架结构的平面布置
3.1 门式刚架结构的跨度取横向刚架柱间的距离，一般为9-36m，推荐以3m为一个长度段，也可按照实际要求选取。当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。其高度（地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度）推荐取4.5～9m，也可按照要求适量放大。门式刚架的高度要按照设计要求来确定，如房屋内需要安装行车，需要考虑行车需要的高度。应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空的要求确定。门式刚架的合理间距通常采用6m，7.5m或9m等的距离。挑檐长度需要根据实际情况从0.5～1.2m之间选取。
3.2 门式刚架轻型房屋由于结构简单，使用的构件和围护结构受温度影响较小，其温度分区可以采用纵向温度区段
3.3 门式刚架的支撑布置
支撑体系在门式刚架轻结构具有十分重要的作用在支撑时要注意以下要求。
支持布置的要求：
（1）圆钢支撑不能应用于有吊车的厂房，应根据所进行的受力分析，经计算来确定直径，其净截面不得小于10mm。圆钢支撑与构件腹板的连接处，t≤5mm时应腹板补强。
（2）当厂房内有5t及5t以上吊车时，立柱之间的支撑需采用型钢来进行支撑。
（3）当厂房内有15t以上吊车时，应对厂房增加屋盖纵向支撑和对吊车梁的侧向增加刚度。
（4）当厂房内无吊车时，立柱间支撑的间距不大于30～45米，应与屋盖横向支撑位于同一开间。
（5）当厂房内设计有吊车时，下柱支撑设在温度区间中部或三分点处。
（6）保证房屋纵向刚度的措施。
4 墙架布置
门式刚架轻型房屋钢结构的墙架布置应对门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护的材料提出一定的规范。门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，当采用压型钢板围护面时，墙梁宜布置在刚架的外侧，门式刚架轻型房屋的外墙，当抗震要求不高于6度时，能采用轻型钢墙板或砌体，当抗震要求为7-8度时，可采用轻型钢墙板或非嵌砌砌体，当抗震能力要求9度时，适合采用轻型钢墙板或柱柔性连接的轻质墙板。
5 门式刚架节点和梁柱连接设计
门式刚架梁与柱的连接，一般使用高强度螺栓端板来连接。连接一般使用端板平放、竖放、斜放三种方式。连接用的高强度螺栓应对称布置且螺栓数目为偶数，端板竖放适用于局部等截面柱，设计时将端板横放用来减少节点的设计剪力，用以抵消竖向载荷所起的作用。当节点弯矩很大时一般可采将端板斜放的方式，用来加长抗弯连接的力臂，方便布置螺栓。端板拼接连接一般采用外伸式和平齐式，外伸式节点受力合理，比平齐式承载力高，因此一般多采用外伸式端板连接，同时应在结点板外伸部分设置加劲肋，提高节点的抗剪能力，有效减少节点板的变形。端板连接要按照所受的最大内应力设计，吊车梁和制动梁的连接可采用高强度摩擦型螺栓连接或焊接。螺栓中心至翼缘板表面的距离，应满足不小于35mm，螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。
6 屋面板和墙板设计
屋面板和墙板材料可以选用建筑外用彩色镀锌或镀铝锌压型钢材，夹心压型复合板和玻璃纤维增强水泥外墙板等轻质材料，一般用与屋面或墙面的压型钢板，其厚度应至少大于0.4mm，当在屋面板上开设直径大于300mm的圆洞或边长大于300mm的方洞时，应根据计算采用次结构加强，同时不能在房屋屋脊上开洞，墙板应接触地面，好将墙壁的自重由地面来承受，减少刚架所承受的力，板与板之间的连接要适当。
7 结束语
由上文可知，门式轻型钢结构由于其本身结构简单，质量轻，施工周期短等优点广泛应用于工厂、超市等建筑，在设计时要注意对结构风荷载的计算，对钢结构进行相应的力学分析，结合实际，设计出符合设计要求且经济实惠可靠的房屋。
篇4
关键词：建筑设计，门式轻型钢，结构特点，布置方法
Abstract: with the development of The Times, the design of the building structure in gradually green, economic and environmental protection, therefore, this article mainly around the door type of light steel structure housing design, this paper discusses some problems for the building designers reference.
Keywords: architectural design, the door type of light steel, structural characteristics, decorate method
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
一、轻型门式刚架的特点
(1)所谓的轻型门式刚架，一般我们将其称之为工业化全装配式结构，具体地说，就是从房屋的屋面、墙架、承重结构、墙面和保温层，形成一套完整的体系，具有高度的系列化和装配化，因此这样的房屋构件，可以像其它商品一样批量生产，方便运作。
(2)此外，此结构的房屋在外观上，较为简练美观，内部空旷中，比一般结构更符合使用要求。
(3)在房屋构件的外形和横截面形式上，也趋于合理化，结构自重较为轻。一般来说，门式刚架钢结构的重量只是混凝土结构的1／8―1／10，是普通钢结构的1／2一1／3，因此，非常有利于建筑施工的需求，满足最经济、合理的建筑设计的目的。
(4) 轻型门式刚架的最大优点，就是安装方便，这种结构的房屋在施工过程中，不需要大型起重设备进行运输，因为全部的构件通常都是在工厂制造好，然后运送到施工现场进行装配即可，在安装过程中，全部采用普通螺栓、高强度螺栓、自攻螺丝、拉铆钉等，焊接工作量较少，无湿作业，有效地加快了施工的进度与速度，例如建筑面积为一万平方米左右的厂房，只需一个月左右时间就可以全部安装完成。
(5)再者，门式刚架房屋也大大地降低工程的基础造价，为企业节省了建筑成本。这种新型的建筑结构，也有利于房屋的抗震，因为门式刚架房屋很轻，由房屋自重产生的水平地震作用很小，在一般情况下可以不计算地震作用，所以特别适宜在地震区建造。
二、门式轻型钢结构房屋的结构布置
1、门式刚架结构平面布置
(l)、门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度(即伸缩缝间距)，应符合下列规定：纵向温度区段不应大于300m，而在横向温度区段，则不应大于150m；当有计算依据时，温度区段长度可适当增加。
(2)、在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托梁或托架，当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。门式刚架的高度(地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度)应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空的要求确定，一般来说取4．5～9m为宜。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取6m，7．5m或9m。挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0．5～1．2m，其上翼缘坡度与刚架斜梁坡度相同。
(3)、至于屋面檩条的布置，首先要考虑采光带、天窗、屋面材料、通风屋脊、檩条供货规格等因素的影响。
(4)、山墙可设置由斜梁、抗风柱、墙梁及其支撑组成的山墙架，或采用门式刚架。
2、檩条和墙梁的布置
首先，门式刚架轻型房屋钢结构侧墙墙梁的布置，要充分地考虑挑檐、门窗、遮雨篷等构件的设置，以为围护材料的安装要求。
其次，门式刚架轻型房屋结构的侧墙，如果采用压型钢板作为围护面时，那么墙梁宜布置在刚架柱的外侧，就应该充分考虑墙板板型和规格确定其间距，而且不应大于由计算确定的数值。
再次，门式刚架轻型房屋的外墙，如果抗震设防烈度为9度时，一般会使用采用轻型钢墙板或与柱柔性连接的轻质墙板；当抗震设防烈度不高于7度、8度时，则可以使用非嵌砌砌体或者轻型钢墙板；如果抗震的设防烈度不高于6度时，就可以使用砌体或者轻型钢墙板。
3、门式刚架结构的支撑布置方法
门式刚架结构支撑布置的目的，就是让分期建设的区段建筑或者每个温度区段能构成稳定的空间结构骨架，通常应遵循以下原则：
(1) 在分期建设的区段或每个温度区段中，要分别设置能独立构成空间稳定结构的屋盖横向支撑体系，以组成几何不变体，柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载的支撑桁架，支撑的间距通常是30～40m，不该大于60m，如果建筑物宽度大于60m时，应在内柱列适当增加柱间支撑。
(2) 支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。此外，在刚架转折处(单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊)应沿房屋全长设置刚性系杆。
(3) 门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，一般使用带张紧装置的十字交叉圆钢进行支撑；而当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时，应考虑设置双层柱间支撑，最有效地传递水平荷载的是45°的支撑斜杆；当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架；当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它形式的支撑。
(4)轻型门式刚架结构中的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，檩条刚度或承载力不足时设置附加系杆。
除了结构设计中必须正确设置支撑体系，以确保其整体稳定性之外，还必须注意结构安装过程中的整体稳定性。安装时应该首先构建稳定的区格单元，然后逐榀将平面刚架连接于稳定单元上，直至完成全部结构。在稳定的区格单元形成前，必须施加临时支撑固定已安装的刚架部分。
三、门式刚架节点和梁柱连接设计
1、设计要求
由于门式刚架结构的形式比较多，所以关于其节点构造和连接形式也是多种多样，但是设计要点大致一样，一般需要注意一下几点设计要求：
将梁端垂直剪力传递于柱上，将端弯矩由梁传递于柱上；
刚架节点的设计应满足以下条件：
A、构造简单，传力直接；
B、适当的变形能力，经济合理；
C、足够的强度、刚度；
D、易于施工。
2、梁、柱连接节点的构造及特点门式刚架梁与柱的的连接，一般使用螺栓端板来进行连接，因为它是在构件
端部截面上焊接平板(端板与梁柱的焊接要求等强，多采用熔透焊)，同时以螺栓与另一构件的端板相连的一种节点形式，其连接形式分为端板平放、竖放、斜放三种基本形式。
梁柱连接节点的构造在设计过程汇总，应遵循以下的要求及规定：
(1) 为了保证梯形加腋部分的稳定性，防止侧向压曲，应在加腋部分的两端设置加劲肋及侧向支撑。连接应按所受最大内力设计，当内力较小时，应按能够承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。
(2)刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓连接。吊车梁与刚架连接的螺栓孔宜设长圆孔。檩条和墙梁与刚架横梁和柱的连接则多用M10或M12普通螺栓，而高强度螺栓直径可根据需要选用，一般会使用M16～M24的螺栓。
(3)板连接螺栓应该要采用对称布置方法：即在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧都进行设置，并且使得每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近，因此，设计人员要使用将端板伸出截面高度范围以外的外伸式连接。
此外，还要在节点板外伸部分设置加劲肋，使靠近受拉翼缘两侧螺栓受力均匀，接近一致。螺栓拉力的分布要求端板厚度不宜小于螺栓直径。当螺栓群间的力臂足够大(例如在端板斜置时)或受力较小时(例如某些横梁拼接)，也可采用将螺栓全部设在构件截面高度范围内的端板平齐式连接。
四、小结
综上所述，在门式轻型钢结构的房屋设计时，不但要求设计人员在前期的模拟设计中，精准的计算出承重力及其他数据，使得荷载取值正确，还需要根据实际的情况，因地制宜地进行设计，这样才能把设计做的更安全、可靠、经济、合理。
参考文献
[1]《钢结构设计规范》(GB50017．2003)
[2]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECSl02：2002)
篇5
一、轻型钢结构房屋设计环节
1 科学设计端排钢架。轻型钢结构一般独立进行排钢架的设计，即使其荷载以及刚度与中排钢架存在差异性，但是在施工图中相同。其抗风柱主要功能为担受端强重量以及对水平侧力进行抵抗，不承担支撑功能，具体设计之中抗风柱是端排钢架支点，让钢柱和钢梁断面减少，同时减少H型钢翼缘的厚度与尺寸。端排钢架能够将半截屋面以及端墙的荷载运用横梁和撑杆传递到整个屋面系统，减少型钢用量。其支点运用抗风柱能够限制钢架梁的垂直变形幅度。
2 科学设计楼盖体系。在设计中要充分考虑到承载水平以及刚度和整体性能，在钢梁上安装压型钢板并开展钢筋混凝土楼板浇筑，厚度为15厘米左右，提升钢梁与楼板之间的连接效果，提升梁的承载水平。在轻型钢结构建筑中，一般采用压型钢板和现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋混凝土楼板和钢筋混凝土叠合板的楼盖，能够将竖向荷载分配到墙柱并协调抗侧力结构，以及降低自身重量。
3 科学设计抗风柱以及逐渐支撑。端排钢架抗风柱可以限制钢架梁的垂直变形幅度，但是其承载与中排钢架的承载存在着差异性，端排和中排钢架的变形存在不同。另外，钢架梁与檩条采取铰接方式，可以适应边跨檩条两端沉降差异，一般采用角钢剪刀撑设计柱间支撑，支撑界面设计相对较大。
4 科学选择主钢构材质。当前绝大多数建设单位运用Q345钢种，在材质设计与选择中，要兼顾到强度与稳定性，建筑的高度、跨度以及地震强度等方面对应于轻型钢结构的设计要求具有影响，非地震区域建筑建于风载小、跨度大的现状，主要侧重于控制强度，借助于高强度材质减少钢材使用，节省成本；地震多发地建筑设计要兼顾抗震和风载实际，针对刚度控制变形大的实际，要保证满足需要的构件截面应付变形，运用国高强度材质会使成本升高。
5 科学设计节点抗震。钢架梁柱节点设计一般依据全部弯矩由翼缘承受，假设全部剪力由梁腹板承受这样的类型进行设计的，缺陷在于无法完全体现强节点弱杆件抗震目标，地震高发地区这种设计安全隐患不容忽视。
6 科学设计屋面板。一般状态下，依据檩条设置，屋面板设计最多为5跨等跨连续梁，这样的设计形成了屋面板端跨跨中弯矩明显大于中跨跨中弯矩的格局，以端跨跨中弯矩为标准确定屋面板无法有效体现中跨屋面板功能。所以，对轻型钢结构建筑可以采取不等跨设计方式，在檩条设置上，增加中跨间距，减少端跨间距，保证中间跨弯矩和屋面板端跨弯矩基本处于相同水平，以及运用檩条不等跨布置实现屋面板支座应力平衡的目标，以此实现屋面系统材质作用有效体现和减少钢材用量的目标，压降建筑成本。
7 科学设计雪荷载量。《建筑结构荷载规范》对于轻型钢结构建筑屋面雪荷载量做出了详细的规定，部分设计人员在设计双跨双坡、单跨双坡和高低跨相邻等不同类型屋面，对雪荷载分步的不均衡性没有充分兼顾，产生安全隐患，因此，在设计中定要兼顾到屋面积雪覆盖存在不均衡性的实际，要对高低跨相邻屋面的雪荷载量进行科学计算，提高设计安全性。
二、轻型钢结构房屋施工环节
1 规范安装钢柱。部分工程由于钢柱安装不在条直线，导致倾斜。针对这样现状，在安装中，一定要将放线轴线准确定位，吊装结束后以底部螺一引哿柱脚调整到位，再以膨胀细石混凝土进行二次灌浆填实处理，保证垂直度达标。
2 规范安装钢架支撑。部分工程在钢架支撑安装中出现倾斜，主要因为追求速度，没有安装支撑系统。所以，在钢架安装过程中，首个钢架应当通过绳索开展支撑预设，接下来的钢架安装设置支撑系统，提高安装科学性。在安装完成后撤除绳索。
3 规范安装高强螺栓。运用高强螺栓对梁柱以及梁之间进行连接，在剪力大的状况下应当采取摩擦型连接的方式，使用的数量因参考抗剪力和抗拉力计算值。安装时，要对照设计标准开展接触面的科学处置，对高强螺栓进行紧固处理，让其接触面更为彻底，实现提高高强螺栓抗剪力的目标。
4 规范拉紧檩条间。按照相关技术规范，檩条跨度一旦超4m，则应当在檩条间安排撑杆或圆钢拉条，在具体安装过程中定要对照规范要求，对撑杆以及拉条进行扣力处置，以实现有效传递力量的效果。
篇6
关键词 拱结构屋架；多跨钢结构房屋；矢跨比λ；最不利柱顶水平位移
中图分类号TU765 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0069-02
1 问题的提出
采用拱结构屋架的多跨钢结构房屋是一种较为常见的房屋建筑形式。此类型的房屋往往在建筑形式允许下，拱结构屋架的矢跨比λ（拱高度与跨度的比值）可在一定范围内任意取值。从结构设计的角度考虑，需要在此取值范围内找到一个最优的矢跨比。从强度方面考虑，因拱的力学特性，矢跨比λ越大，屋架截面受到的弯矩越小，与屋架连接的柱子受到的水平推力越小，即矢跨比λ越大越好。但从柱顶位移方面考虑，矢跨比λ的影响就比较复杂，并非越大越好，而是存在一个最优的中间值，在其它条件完全相同的情况下，使得最不利的柱顶位移最小。
2 分析问题
2.1 柱顶水平位移的主要影响因素
采用拱结构屋架的多跨钢结构房屋，其柱顶水平位移的情况较为复杂，有其特有的特点。如不考虑地震作用（考虑地震作用情况将更为复杂），此类房屋，产生柱顶水平位移的因素主要有2个：1）水平风荷载；2）拱结构屋架支座的水平推力。除了这2个产生柱顶水平位移的因素外，拱结构屋架的水平抗推刚度是一个能影响柱顶位移的重要因素。以一个横向4跨拱屋架的单层钢结构房屋为例，具体结构简图详见图1。
首先分析风荷载W作用下的柱顶水平位移SW。如图1所示，若采用一般梁式屋架，可近似认为屋架水平面内刚度无限大，若A～E柱的抗侧刚度相同，则风荷载产生的水平力平均分配给5个柱子，即5个柱子由风荷载引起的柱顶位移相同。若屋架是拱结构，拱结构传递水平力的能力受自身水平抗推刚度K影响，即5个柱子无法平均地承担风荷载产生的水平力，此时迎风面的A柱和背风面的E柱受到的水平力最大，由此引起的柱顶水平位移SWA、SWE也最大。拱结构的水平抗推刚度K与矢跨比有关，λ越大K越小，对于A柱和E柱越不利。
接着分析拱结构屋架支座水平推力产生的柱顶水平位移ST。如图1所示，中间的B～C柱由于相邻两个拱支座的水平力相互抵消，水平位移可以忽略不计，水平位移最大的还是A、E两柱。拱结构屋架支座水平推力T同样与矢跨比λ有关，λ越小T越大，由此产生的A、E两柱的柱顶位移STA、STE也越大。
若SW与ST均以绝对值表示，如图1所示风向，A、E两柱柱顶的实际水平位移应该是SA=SWA-STA、SE=SWE+STE。由上述分析可知，A、E两柱的实际柱顶位移SA、SE与矢跨比λ之间并非是λ越大，SA、SE越大或越小的这种简单线性函数关系。对它们的复杂关系可以通过一个具体的算例来帮助我们进一步分析。
2.2 算例分析
某低抗震设防烈度地区的物流仓库，为横向4跨单层钢结构房屋，每跨跨度20m，柱顶高度10m。为减小屋架支座传给柱子的水平推力，屋架采用带拉杆的钢结构圆弧形桁架拱，具体结构简图见图2。荷载只考虑自重、屋面活载及风荷载，不考虑地震作用。由于结构的对称性，风荷载均只考虑左风向。迎风面和背风面风荷载简化为集中荷载分别作用于A、E柱顶。按照荷载规范的要求，荷载组合采用：1）恒+活；2）恒+风；3）恒+活+0.6风；4）恒+0.7活+风。
根据表1～3的计算结果做一个简单的分析，可分为以下三种情况：
1）拱结构屋架支座水平推力T较小，风荷载引起的柱顶水平位移SW较为显著的情况（SW远大于ST）。此时，虽然对于A柱，SWA与STA方向不同，二者叠加对SA有利，但是由于迎风面与背风面体型系数的原因，SWA>SWE。在SW远大于ST的情况下，最不利的柱顶水平位移仍然应该是A柱柱顶水平位移SA。表1数据为仅有风荷载作用下，5种矢跨比的各柱柱顶位移的绝对值，可以近似看作此种情况的一种极端形式。表1数据说明，最大柱顶位移绝对值确实是出现在A柱，且随着矢跨比λ的增大而增大。此情况下，矢跨比λ越小越有利，不仅可以用STA减弱SWA，还可以增大拱结构自身水平抗推刚度K，使得中间的柱子能分摊更多的风荷载引起的水平力；
2）风荷载W较小，拱结构屋架支座水平推力产生的柱顶水平位移ST较为显著的情况（ST远大于SW）。此时，对于E柱，SWE与STE方向不同，且ST远大于SW，必定SE>SA。最不利的柱顶水平位移显然应该是E柱柱顶水平位移SE。表2数据为仅有竖向荷载作用下，5种矢跨比的各柱柱顶位移的绝对值，可以近似看作此种情况的一种极端形式。表2数据说明，最大柱顶位移绝对值出现在A、E两柱，因为只有对称布置的竖向荷载作用，两柱柱顶位移绝对值相同，方向相反，且随着矢跨比λ的增大而绝对值减小。此情况下，矢跨比λ越大越好，可以减小拱结构屋架支座水平推力T，或增加拉杆（若已有拉杆可增强拉杆抗拉刚度）来减弱T；
3）SW与ST相差不显著的情况。表3为按照荷载规范将各种荷载进行组合后，5种矢跨比的最不利柱顶位移绝对值及其所在位置，是此种情况的典型代表，也是生产实践中最常遇到的情况。表3数据说明，随着矢跨比λ的不同，最大柱顶位移绝对值出现在A柱或E柱，而且矢跨比λ就不是越大或越小越好，而是存在一个最优的中间值，使得柱顶的最不利位移绝对值最小。表3数据表明，该算例最优矢跨比是0.25，此时最不利柱顶位移出现在E柱，最不利柱顶位移绝对值达到了5组矢跨比计算结果中的最小值71mm。
3 结论
从上文的分析中，可以得出结论：采用拱结构屋架的多跨钢结构房屋，拱结构屋架矢跨比λ对柱顶水平位移确实有显著影响，且较为复杂，不能简单的认为矢跨比λ越大越好，而是存在一个最优的中间值。因此，在具体设计当中，在没有更进一步的理论公式指导下，应该通过对多个矢跨比模型分别计算的方式，在指定的范围内找到最优的矢跨比。这种做法往往是设计这类结构时容易被忽视的。
参考文献
[1]适用建筑结构静力计算手册，北京：机械工业出版社，2009，1.
篇7
关 键 词：门式刚架 跨度 柱距 经济
中图分类号：TV332.13文献标识码：A 文章编号：
Abstract：Light steel structure market competition is increasingly intense, economic and reasonable quantity of steel has been paid more and more attention, but research shows that reasonable amount of steel and column selection has very close relationship. In this paper, according to the author according to own for many years engaged in steel structure design experience combined with practical engineering, the portal frame light steel structure housing the economic span and column selection from the quantity of steel of the design are studied in detail discussed.
Key Words： Portal frame; Span; Column space; Economics
前 言
门式刚架轻型钢结构房屋是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。
近二十多年来，随着我国经济建设的迅速发展，由于生产的需要，这类结构以其用钢量低，重量轻，造价低，适用范围广等优点而获得广泛的应用。不仅国外的轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向国内市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也也纷纷转向这类结构的生产和设计。
但是，由于我国目前还没有专门的轻钢设计规范，仅1996年由中国工程建设标准化协会编制了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:98后修订为2002版），对低层轻钢结构建筑做了较为粗糙的规范。许多设计院的工程师对《规程》仍持谨慎态度，在结构设计中对《规程》界定较模糊的条款仍沿用现行的普通《钢结构设计规范》（GB50017-2003）来进行门式刚架轻钢结构的设计和计算，使得设计用钢量指标高攀不下；而另一些钢结构生产厂家的结构工程师没有完全吃透《规程》的适用条件，在没有充分理论依据和实践经验的情况下，一味地追求低用钢量而造成事故。因此，笔者通过一个具体工程的设计实例，做了大量设计方案的计算分析，结合自身设计经验，对门式刚架轻型钢结构经济柱网选择问题做较为系统的研究，和同行们共同探讨。
1计算与分析
结构设计中的柱网的平面布置首先取决于工艺要求，然后在工艺要求允许的前提下选择合理的跨度与柱距。对门式刚架轻型钢结构而言，任何一项设计，其设计用钢量的多少是评价设计优劣的一项重要指标，而设计用钢量和柱距的大小是密切相关的。
传统工业设计中将柱网模数定为3m(常用3m，6m，9m，12m等)，这是因为厂房的实际用钢量及费用还与钢材的供应情况(品种规格)、构件标准化程度等密切相关。有时因材料替代及非标准构件的采用而造成的额外耗钢还相当可观。离开了柱距模数，构件的标准化是无从谈起的。当然，门式刚架轻型钢结构房屋有自己的特点，柱距可以是7m、7.5m、8m等等。跨度的灵活性则更大，设计中可采用新的模数化（定为1.5m）柱网，以追求较低的用钢量指标。
某工厂1#生产车间工程，宽度方向90m；长度方向180m，檐口高度7m。撇开工艺要求不讲，单纯以研究角度设计柱网尺寸。主要考虑跨度：15m*6跨、18m*5跨、22.5m*4跨、30m*3跨、45m*2跨，共5种；及柱距为3m、6m、7.5m、9m、12m、15m、18m，共计7种的情况。对主刚架和次构件做了5*7合计35种组合的分析计算，以及7种柱距情况下的檩条计算。
设计计算时采用以下参数：
屋面恒荷载：0.20kN/m2；
屋面活荷载：0.30kN/ m2 用于验算钢架、0.50kN/ m2 用于验算檩条；
风载：0.60kN/ m2，地面粗糙度为B类，近似取高度变化系数为1.0；
雪荷载: 0.20kN/m2，考虑屋面坡度1:20，α
抗震设防烈度：6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第二组，Ⅱ类场地土。
钢材：梁柱等焊接型钢采用Q345-B钢，冷弯薄壁檩条采用Q345-A钢，次构件采用Q235-B钢。
当柱距小于15m时屋面檩条采用冷弯薄壁型钢；当柱距为18m时屋面檩条采用高频焊接H型钢。当柱距小于12m时墙面不设置构造墙柱；当柱距为15m时，中间7.5m处设置一个构造墙柱；当柱距为18m时，中间9m设置一个构造墙柱，构造墙柱及支撑构造墙柱的檐口桁架的用钢量均计入檩条范筹。
本次结构分析采用中国建科院STS软件辅助计算，各构件最危险截面考虑稳定后最大应力(折算应力)控制在设计值的95%以下，各种跨度条件下，各单项用钢量及总用钢量随柱距的变化情况如图1―图5所示。
图1图2
图3 图4
图5
从以上图中可以看出：
对门式刚架轻型钢结构体系而言，主钢构用钢量是最主要的，当柱距较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50％以上，而其它檩条和次钢构，其用钢量只占比例较小的一部分，因此，如何设计好门式刚架对降低总用钢量具有重要意义。
随着柱距的增大，作为整个厂房结构“用钢量大户”的刚架，其用钢量比率是逐渐下降的，并且随柱距的增加，下降的幅度逐渐趋于平缓。
檩条与次钢构的用钢量均随柱距的增加而增加，并且增幅越来越大，当柱距增大到某一个值时，其用钢量逐渐占主要地位，并最终超过了刚架的用钢量。
整个单层厂房上部结构，其总用钢量随柱距的增加先是逐渐减少，而后增加。呈“浴盆曲线”，这表明，就用钢量指标而言，对每种跨度条件下的确都存在一个最优柱距。
下面将总用钢量集中统计如表1.所示，并绘制总用钢量曲面图2.，通过这两份图表，我们来更直观的感受一下用钢量随柱距、跨度变化的情况。
跨度/柱距 @3 @6 @7.5 @9 @12 @15 @18
15*6 23.04 16.14 16.28 17.01 19.69 25.34 39.26
18*5 22.22 15.77 15.87 16.69 19.28 25.04 38.65
22.5*4 23.02 17.02 16.79 17.47 20.17 25.76 38.32
30*3 26.27 18.74 18.53 19.52 21.82 27.52 39.82
45*2 34.59 25.30 25.48 25.76 27.15 31.94 43.60
表1 总用钢量表单位（kg/m2）
图2
从图2中可以看出：
相同柱距条件下总用钢量也随跨度的增加先是逐渐减少，而后增加，曲线两端较陡，中间的部分较平缓。
整个图形呈现“浴盆曲面”，最小用钢量出现在18m*5跨@6米柱距。多个条件下的总用钢量都近似。
总用钢量在15～20kg/m2的区域集中在跨度15～30m，柱距6～9m的情况。选择这些柱网是比较经济的。
当然，由于不同人员在设计同一结构时时，各设计方案可能在结构体系，围护布置等选择上有所差别，从而各用钢量指标不尽相同，但其用钢量变化趋势及上述结论是一致的。
3结论
综合各项用钢量表明，对此特定的厂房而言，其设计用钢量确定的最优柱距在6~9m。本例的最低用钢量是出现在18m跨度时，这是因为本例的檐口标高较低，柱子的用钢量所占比重低，从而经济跨度偏小。减小跨度势必增加柱的数量，当檐口高度增加后，柱的重量比例上升，最经济跨度也加大。最优跨度也是随着檐口高度不断变化的，研究表明当檐口高度为9m时，最优跨度为22.5m。
以上仅是针对本工程的实际情况，对门式刚架轻型钢结构体系的每平米用钢量与柱网选择的关系所作的讨论。对于有行车的情况更加复杂，由于吊车量的用量随柱距增加快速上升，按一般工程经验，柱距选择6～8米较为合适。而跨度多受工艺限制，这里不作进一步讨论。
参考文献
[1]周学军主编，《门式刚架轻型结构设计与施工》，山东科学技术出版社，2001；
[2]汪一俊等编著，《钢结构设计手册》（第三版），中国建筑工业出版社，2003；
[3]汪一俊等编著，《轻型钢结构设计指南（实例与图集）》，中国建筑工业出版社，2003；
[4]沈祖炎 《冷弯薄壁型钢檩条与墙梁的设计》建筑结构，1998.8，p19-23；
篇8
关键词：高层建筑；房屋建筑；钢结构；施工技术要点；建筑行业 文献标识码：A
中图分类号：TU391 文章编号：1009-2374（2016）25-0119-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.058
因为钢筋混凝土在高层建筑结构中具有较大的自重，随着柱子占有的建筑面积的扩大，通过钢筋混凝土打造建筑物主体结构受到怀疑。所以高强度钢材所需量逐步增多，在高层建筑物中使用全钢结构或一些钢材结构的设计以及建造理念随之产生。并且高层建筑的水平也成为国家材料工业、综合技术、科技能力乃至建筑行业财力的表现，所以与其他建筑结构相比具有显著的优越性。钢结构所具有的优势已经透过建筑行业的实践被真正肯定，钢结构已经在高层建筑乃至大范畴建筑中获得大量运用。
1 我国房建钢结构概述
1.1 我国房建钢结构的基本类别
我国当前建筑行业普遍运用的钢结构有以下两种：其一，低合金高钢强度的钢结构；其二，碳素钢结构。这两种钢结构最大的差异为含有的合金元素量的差异。低合金高强度结构钢内所具有的合金元素为碳素，可是碳素容量远比碳素钢结构低。低合金高强度结构钢具备良好的钢度、承载力以及强度，低合金高强度结构的优势也决定了其在载重力过大、跨度过大的工程中大量运用。碳素钢结构成为另一个当前时期我国建筑行业极为普遍的钢结构，其主要成分为低碳钢。碳素钢和低合金高强度钢结构对比，钢度以及强度略低于承载力，可是却大量运用于负荷较小、跨度适宜的建筑结构。
1.2 我国房建中钢结构的特征
我国当前大多数高层建筑的结构运用的均为钢结构。在建设大型场馆时，投入的钢结构较多。钢结构在施工时会通过脚螺栓预埋、设定钢柱、钢梁焊接进行。对于地脚螺栓预埋工序而言，需要通过厚度适中的钢板，固定好地脚螺栓。对于钢柱安装而言，钢柱不可超出3毫米的长度。在安装钢梁的过程中，应当对钢梁与钢柱之间的联接进行加强与巩固，能够透过持续改进而掌控两者相互间的轴线乃至垂直度。对于焊接而言，需要以中心到四周的方式。钢结构与其他结构相比较，具有较好的抗震能力以及低成本乃至良好的结构性等。通过以下四点进行阐述：
1.2.1 钢结构具备了充足的有效空间，这是由于钢结构自身具有较大的抗压性，与其他结构进行比较，在相同的强度中，钢结构截面十分小，所以使建筑的有效空间获得了提升。
1.2.2 钢结构自重性不大，如果发生地震，会使建筑的总体反应不够充分，可以在某一范畴中具备良好的抗震性能。
1.2.3 以环保角度来讲，钢结构与其他结构对比，属于绿色、环保的物质。钢结构能够反复进行使用，因此钢结构高层建筑所产出的垃圾量并不大。出于经济的提升，百姓在环境方面的要求也随之提升，环保建筑成为了建筑工程迈向未来的必要因素，钢结构高层建筑通过顺应这一形势，需要依照百姓的所需建立建筑的品质。
1.2.4 钢结构可以缩减施工的时间，与其他结构比较，钢结构进行施工时，运用较少的脚手架，则需要在较大层面减少施工的期限，大多数钢结构在工厂进行打造，然后投入到施工中，不论作为施工还是加工，高层建筑的应用都是压型钢板结构，无需再进行支设，这些均能够降低施工的时间。
2 高层建筑的建筑设计
2.1 确保钢结构在建筑当中的水平力
从高层结构的设计方向来讲，钢结构的作用非常大。为了可以使建筑产品的品质具有保障，需要先处理建筑的水平力，但是审核水平力重点是通过重力来掌控结构的设计。在高层的建筑方面，荷载会对结构设计造成影响，可是却对水平荷载具有决定性的效果。建筑自重以及楼面经由荷载在竖向构建内打造的轴力以及弯矩的数值，可是水平荷载形成的倾覆力矩以及轴力，同建筑高度的两次方成正比。
建筑的竖向荷载基本上是定值，水平荷载的风荷载乃至地震效应能够由于结构动力性的差异而导致数值出现巨大的变动，所以进行挑选时需选择可以承载这一应力的材质，由此可以判断钢结构材料首当其冲。可是在运用时，使用钢材的工作则为确保建筑的水平力，其重要方法为设计人员严格核算钢材的承受力，乃至有效规划钢材的运用范围，对钢材进行良好的分配，让钢材可以将设计师给予的工作进行完成。
2.2 钢结构施工对于高层建筑中操控标准的掌控
2.2.1 由于侧移出现较大的附加内力，特别是竖向钢结构，在侧向位移变化过大时，需要将偏心进行扩大。在出现附加内力值超出相应值后，则会令房屋侧塌。因此在钢结构施工中，需加强避免由于侧移而形成的各类危机。钢结构的运用过程中，高层的建筑会使自重减少，这远比多层建筑明显得多。对地基承载力或装机承载力进行分析，在相同的地基或桩基中，运用钢结构能够有效降低房屋的自重，从而不提高基础造价，可以通过建造更多的层数，有效提升软土层的经济效益。建筑的重量可以有效预防各类地质灾害的出现，降低房屋的自重成为提升结构抗震能力的有效方法，因此在施工中，投入大量的钢结构才可以使重量降低。
2.2.2 在钢结构施工中，确保施工人员具备良好的心理素质也尤为重要。不论在现场出现哪种状况，施工人员均需严格依照操作流程工作，无需使居住者感到不适或惊恐，以免产生一些不能预料的情况。
2.2.3 经过钢结构的填充墙乃至进行建筑的装饰，都可能会产生开裂或损坏等状况，以此使钢结构设备出现变形，从而无法真正展现出应有的效果。
3 高层建筑钢结构的施工技术要点
3.1 逆向施工技术
3.1.1 当在构建筑与管线有效布置以后，可以通过对地下衔接墙的规划形式完成建筑面积扩大。
3.1.2 通过逆向施工技术，逐层浇筑高层建筑，使地下室结构可以从内部进行支撑，如此则能够最大限度地降低基坑的形变。
3.1.3 逆向施工技术的运用能够把高层建筑内的地上结构与地下结构一同施工，且可以在最大限度缩短高层建筑中的工期，可以在一定程度上提升高层钢结构施工的效率。
3.2 预制模板的技术
通常而言，总体建筑施工当中施工的工期为建筑施工品质和施工成效的主要影响因素，特别对高层建筑施工来讲。因为在高层建筑施工中，具有繁琐的结构特点以及具有较高重复性的施工技术应用特点，在施工中不但需注重施工技术的到位情况，还需注重施工工期的有效性。高层建筑的施工能够透过滑模法乃至爬模法对施工的工期进行编排和控制，加快总体建筑施工工程可以在所有环节的衔接方面具备良好的秩序，确保工程施工的质量以及施工工期的有效完成。预制模板技术具备较好的结构总体性以及高度机械化，可以科学管理施工的工期以及质量，在实际运用中，还能够有利于缩减施工工期以及施工成本，加快总体工程在建设当中最大程度的利润收益。
3.3 钢结构施工的技术
当前社会的科技水平发展较为迅猛，所以高层建筑在施工时运用了庞大的钢结构，为了可以符合社会的变化，则通过科学的角度改良钢结构施工技术，使其能够获得质量与安全的双重保障。在施工中，将钢结构施工速度迅速与工业化程度高融入其中，且加快高层建筑可以在重型钢结构与大跨度空间钢结构和混凝土结合的建设中获得运用。因为钢具备导热的特点，属于较好的热导功能材质，如此则加快在高层建筑中运用的钢结构也具备热传导特征。在安全性方面，需注重钢结构的坚固特点，可是在产生火灾时，被高层建筑钢结构的特征所影响，会对高层建筑形成毁灭性的破坏，这需要专业人员可以在高层建筑钢结构施工中尤为注重防火设施。
3.4 泵送混凝土技术
这对于高层建筑施工而言尤为关键，因为混凝土自身具备较强的高度以及较大的数量，可是对于我国目前的施工状况，则会使混凝土成为施工的重要方面，需要经由泵送技术符合混凝土的所需，经由泵送混凝土技术的使用，能够最大限度地提升高层建筑的施工效率。经由泵送混凝土技术运用在高层建筑的钢结构施工技术，能够确保钢结构的稳定和安全，还能够保障总体施工的质量。
4 结语
总而言之，对于高层建筑施工建造而言，需透过钢结构的运用加强工程总体质量，确保工程结构的稳定性，并且加强施工效率。在钢结构施工当中，需要对可运用的施工技术以及最终优化钢结构的总体施工给予
明确。
参考文献
[1] 王爱勋.武汉国际会展中心工程关键施工技术研究与
应用[J].武汉理工大学学报，2012，（12）.
[2] 王卫洪.高层钢结构建筑施工技术分析[J].科技与企
业，2012，（16）.
[3] 王成阳.珠江新城超高层钢管混凝土框架和系统结构
施工技术的研究与应用[J].安徽理工大学学报，
篇9
关键词：门式刚架钢结构
一。设计方面
1.屋面活荷载取值
框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。
2.屋脊垂度要控制
框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。
3.钢柱换砼柱
少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。
4.檩条计算不安全
檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》（GB50018－2002）中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效截面计算；稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。二。施工方面
1.柱子拔出
有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误，而且设计柱间支撑时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起。，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。
2.没有柱间支撑
这种情况最近较多，这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。
3.端板合不上
端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又，有的工程两块端板完全对不上，合不起来。强行用螺栓拉在一起，仍留下很宽缝隙，严惩影响工程质量。
4.锚栓不铅直
框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。
5.保温材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐渐渗入，为保温村所吸收。今年冬季落雪多次，迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时，当吸水量达至一定程序，超过了结构的承载能力，就要倒塌。
篇10
关键词：大跨度房屋 钢结构 设计分析
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
随着社会的发展与进步，钢结构在大跨度房屋设计中应用越来越广泛。钢结构相较于其他的材料结构有其鲜明的优点，比如有足够高的材料强度、较好的塑性和韧性、简单的制造工艺和较短的施工周期等。在实际的工程应用中，应该科学的对钢材进行筛选，尽可能的选择有较高强度和性价比相对高的钢材；在其结构选择上，根据其标准要求合理的选择相应的结构方案；在其连接处的设计中，尽量采用较为简单的力学传递结构，满足其应有的运动要求。此外，在实际的钢结构设计中，还要使钢结构在实际应用过程中满足其各个参数的要求，并根据实际需要做好防火和防腐等方面的设计。所以，应该优先选择通用性的钢结构构件，减少其制作安装的流程，提高材料的实用性。
2、大跨度房屋主要的钢结构划分
根据刚性差异，大跨度房屋钢结构可以分成以下三种：刚性结构、柔性结构和杂交结构。其中，杂交结构可以用两种方式来获得，一种是通过刚性结构和柔性结构的有机组合，另一种是利用变更传统结构的特点，这里我们更多来讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。
2.1刚性大跨度房屋结构
刚性大跨度房屋的组成结构主要包括钢梁和钢相架，且它们自身的刚度决定着刚性大跨度房屋总体的机构刚度。所谓的空间网格结构就是指结构组成是规则的空间单元，而空间结构的定义与其正好相反。
空间网格结构的形式主要有网站结构、网壳结构、组合网架结构和预应力网架结构等。空间网格结构一般由钢杆件组成，有众多优点，比如合理的受力、简单方便的计算过程、较大的刚度、优良的抗震性能、丰富的造型、较强的适应性等。
空间结构一般由钢梁或者钢析架组成，在跨度较大的情况下还应该用预拉力索来增加结构的刚度、减少钢的用量。除了与空间网格结构相同的优点之外，还有其它优点。如简单的结构体系、 更容易表现建筑造型。不过与空间网格结构作对比时，还有一些不足，如较多较复杂的构件和节点类型，较为繁琐的制作过程。
2.2柔性大跨度房屋钢结构
从受力体系来看，柔性大跨度结构可分为竖直平面、水平层面以及空间三大类。竖直平面受力体系包括张力弦屋架、预张力索衍架体系。水平层面受力体系包括单层预张力索网体系和张力膜结构体系。空间受力体系包括空间预张力索网格体系、索弯顶和张拉集成体系。
3、结构设计存在的问题及分析
3.1存在的问题
由于大跨度房屋钢结构有其他各种材料结构不可代替的优越性，使得它越来越被广大的遇着所接受，相应的跨度也越来越大，超过30米跨度的房屋结构已经屡见不鲜。但是因为钢材的多用性和实用性，钢材的价格波动较大，二钢柱的用量往往大于钢梁的用量，又因为防火涂料的昂贵性，从而使得不少的技术人员提出并采用了传统的的钢筋混凝土柱和H钢屋梁来代替原先设计中的钢材。实际上，这些设计的内容已经给相关的设计人员带来了一种新的设计理念和设计结构体系。但是由于我国目前并没有针对此种结构设定专门的参数，使得此种结构方式在实际中容易出现细节的含糊，给房屋的安全带来不必要的隐患。所以对于此种结构，应该先对其在实际中需求的参数极限值进行详细的分析和探究，清楚的认识其内部的受力特点，这样才能使得整个结构更加的合理和安全。
3.2结构计算应考虑的问题
对于上述问题中用传统的钢筋混凝土柱和H钢屋梁来代替原先设计中的材料的结构体系，如果没有设置拉杆，就会使得计算过程变得极为繁琐，但如果无视其跨度的大小，仅仅采用通常平面系的计算机软件计算，则会给结构留下一定的安全隐患。就目前而言，平面杆系计算机软件是在两个基本的假设基础上进行各种受力分析的，第一是平截面假设，即每一个构件受力过程中杆件的截面不变；第二是杆件相互之间的夹角不变，即在实际的受力中，钢梁和钢柱之间的夹角相互保持不变。这种假设主要是为了门式钢架而设定的，基本符合受力简图，但是这种假设对于当下的结构不适用，也不符合其受力简图。其具体在于先下的人字型的钢梁的推理过大，因为拱脚没有相应的拉杆或者柱没有充足的抗推力，构件就会产生很大的水平位移，造成钢梁夹角的改变，这与前面的两个假设中的夹角不变假设相互冲突，不便于计算；其次，因为拱脚水平位移加大，钢筋混凝土有了其附加的弯矩，即存在二阶效应问题，但是相应的软件计算中由没有考虑二阶效应。擦外，由于悬索效应的影响，位于屋面上的钢梁内力将会急剧的增加，其剪力也会急剧的增加，造成更加不利的情况，这些都是目前的计算机软件不能解决的问题，所以电算的结果势必会有很大的误差，直接利用电算结果进行设计显然是不合理的，会有其必然的安全隐患。
4、大跨度房屋钢结构的设计要点
按照荷载类型，大跨度房屋的荷载主要可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。其中，永久荷载的代表值采用的是标准值。可变荷载的代表值则根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值。而偶然荷载的代表值则通过建筑结构使用的特点来确定。
4.1 永久荷载
永久主要是指屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。在大跨度房屋结构方面主要是利用一些经验公式或者是计算机的软件来计算屋盖机构的自重。但是要注意的是，如果在整个系统中有擦体系的话，还要注意擦条的自重。其中屋面覆盖材料的自重主要是根据实际的情况来统计和计算所有相关机构和材料的自重。
4.2 可变荷载
在大跨度房屋钢结构的应用中，可变荷载有以下几种。
(1)屋面活荷载。一般由屋面的水平投影面来决定。对于不上人屋面，其屋面均布荷载采用标准值0.5kN/m2，但是当施工力度或者是维修程度较为严重的时候，应该按照其实际的情况进行具体的采用，或者在施工的过程中采取特殊的举措，例如上人屋面,屋面均布活荷载标准值采用2.0kN/m2。
(2)雪载荷。屋面的雪载荷主要由屋面的形状以及风向决定的。在大多数的情况下，屋面的雪载荷往往小于本雪压。其主要的原因是因为雪花从坡度大的曲面屋顶滑落，位于平屋顶上的雪被风刮下，有时候雪还会屋顶的散热所融化。但是有时候也会产生积雪，此时应该考虑使用较大的雪载荷，以避免屋顶所收载荷过大而引发一些不必要的麻烦。
(3)风荷载。风荷载是指当建筑物阻碍空气的流动，在建筑物的表面形成的压力或者吸力。风荷载具有静力和动力两种特点，其静力部分主要是稳定风，动力部分主要是脉动风。其中稳定风可以根据静力学求得，而动脉风应根据动力学理论知识求得。
(4)温度作用。
在由于温度变化而出现温差的情况下，因打垮的房屋钢结构的杆件不能自由的变形，从而会在杆件中产生应力，这种应力被称为温度应力。当年的最高温度或者最低温度会影响温差以及结构合拢时的温度，所以在设计中需要考虑这一点。至于温度应力的计算则需要参考空间结构的相关规定。
(5)支座位移。
由于位移的不均匀沉降而引起大跨度房屋钢结构的构件内附加应力。
4.3 偶然荷载
在分析大跨度房屋钢结构的过程中，偶然荷载主要指的是地震作用。建筑物因为地面运动而产生的一种惯性作用就是地震作用，属于一种动力作用。它的大小不仅和结构的固定振动特性有关，由和地面运动的特性有关。
5、结语
随着社会经济的发展，大跨度房屋结构设计已经成为了当今社会的发展主流，大跨度房屋的结构设计也会随着人们的需求有其新的意义和内涵。作为一个大跨度房屋钢结构的设计者，在当下更应该对钢结构的发展和其核心的内容进行深入的了解，积极的借鉴国内外其他区域的大跨度房屋钢结构的设计理念和设计经验，充实自身的设计思路和对整个设计系统的规划，从而使得大跨度房屋钢结构设计在未来有其新颖性和创新性。
6、参考文献
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[2] 郭彦林,刘锋,兰涛,姜子钦,陈航.波浪腹板构件的设计原理与工程应用[J].施工技术,2012,14:20-25.
[3] 王元清,石永久,陈全.大跨度预应力混凝土空心板及其在多层轻型房屋钢结构中的应用[J].新型建筑材料,2004,02:59-61.
